网络路由器术语详解.docx
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网络路由器术语详解.docx
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网络路由器术语详解
网
络
路
由
器
术
语
详
解
目录
一、路由器概述4
二、路由器分类5
1、按性能档次分类5
2、按结构分类6
3、按功能分类6
4、按所处网络位置分类6
5、按性能分类7
三、路由器处理器7
四、路由器内存7
1、只读内存(ROM)8
2、闪存(Flash)8
3、非易失性RAM(NVRAM)8
4、随机存储器(RAM)8
五、包转发率9
六、广域网接口9
1、RJ45端口10
2、AUI端口10
3、高速同步串口10
4、异步串口11
5、ISDNBRI端口11
6、局域网接口12
七、局域网接口12
1、RJ45端口12
2、AUI端口13
3、SC端口13
八、用户可用插槽数14
九、路由协议14
1、RIP协议15
2、OSPF协议16
3、BGP协议16
4、IGRP协议17
5、EIGRP协议18
6、ES-IS和IS-IS协议18
十、SNMP19
十一、VPN支持20
十二、QoS支持20
十三、是否内置防火墙21
十四、控制端口21
十五、安全认证22
1、FCC认证22
2、CSA认证22
3、CE认证22
4、TUV认证23
5、UL认证23
十六、IPv623
十七、路由表24
1、静态路由表24
2、动态路由表24
一、路由器概述
要解释路由器的概念,首先得知道什么是路由。
所谓“路由”,是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作,而路由器,正是执行这种行为动作的机器,它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互“读懂”对方的数据,从而构成一个更大的网络。
简单的讲,路由器主要有以下几种功能:
第一,网络互连路由器支持各种局域网和广域网接口,主要用于互连局域网和广域网,实现不同网络互相通信;
第二,数据处理提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能;
第三,网络管理路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。
为了完成“路由”的工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路由表(RoutingTable),供路由选择时使用。
路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。
路由表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。
在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念,那就是:
静态路由表和动态路由表。
由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态(static)路由表,一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的,它不会随未来网络结构的改变而改变。
动态(Dynamic)路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。
路由器根据路由选择协议(RoutingProtocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。
为了简单地说明路由器的工作原理,现在我们假设有这样一个简单的网络。
如图所示,A、B、C、D四个网络通过路由器连接在一起。
现在我们来看一下在如图所示网络环境下路由器又是如何发挥其路由、数据转发作用的。
现假设网络A中一个用户A1要向C网络中的C3用户发送一个请求信号时,信号传递的步骤如下:
第1步:
用户A1将目的用户C3的地址C3,连同数据信息以数据帧的形式通过集线器或交换机以广播的形式发送给同一网络中的所有节点,当路由器A5端口侦听到这个地址后,分析得知所发目的节点不是本网段的,需要路由转发,就把数据帧接收下来。
第2步:
路由器A5端口接收到用户A1的数据帧后,先从报头中取出目的用户C3的IP地址,并根据路由表计算出发往用户C3的最佳路径。
因为从分析得知到C3的网络ID号与路由器的C5网络ID号相同,所以由路由器的A5端口直接发向路由器的C5端口应是信号传递的最佳途经。
第3步:
路由器的C5端口再次取出目的用户C3的IP地址,找出C3的IP地址中的主机ID号,如果在网络中有交换机则可先发给交换机,由交换机根据MAC地址表找出具体的网络节点位置;如果没有交换机设备则根据其IP地址中的主机ID直接把数据帧发送给用户C3,这样一个完整的数据通信转发过程也完成了。
从上面可以看出,不管网络有多么复杂,路由器其实所作的工作就是这么几步,所以整个路由器的工作原理基本都差不多。
当然在实际的网络中还远比上图所示的要复杂许多,实际的步骤也不会像上述那么简单,但总的过程是这样的。
目前,生产路由器的厂商,国外主要有CISCO(思科)公司、北电网络等,国内厂商包括华为等。
二、路由器分类
路由器产品,按照不同的划分标准有多种类型。
常见的分类有以下几类:
1、按性能档次分类
按性能档次分为高、中、低档路由器。
通常将路由器吞吐量大于40Gbps的路由器称为高档路由器,背吞吐量在25Gbps~40Gbps之间的路由器称为中档路由器,而将低于25Gbps的看作低档路由器。
当然这只是一种宏观上的划分标准,各厂家划分并不完全一致,实际上路由器档次的划分不仅是以吞吐量为依据的,是有一个综合指标的。
以市场占有率最大的Cisco公司为例,12000系列为高端路由器,7500以下系列路由器为中低端路由器。
2、按结构分类
从结构上分为“模块化路由器”和“非模块化路由器”。
模块化结构可以灵活地配置路由器,以适应企业不断增加的业务需求,非模块化的就只能提供固定的端口。
通常中高端路由器为模块化结构,低端路由器为非模块化结构。
3、按功能分类
从功能上划分,可将路由器分为“骨干级路由器”,“企业级路由器”和“接入级路由器”。
骨干级路由器是实现企业级网络互连的关键设备,它数据吞吐量较大,非常重要。
对骨干级路由器的基本性能要求是高速度和高可靠性。
为了获得高可靠性,网络系统普遍采用诸如热备份、双电源、双数据通路等传统冗余技术,从而使得骨干路由器的可靠性一般不成问题。
企业级路由器连接许多终端系统,连接对象较多,但系统相对简单,且数据流量较小,对这类路由器的要求是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互连,同时还要求能够支持不同的服务质量。
接入级路由器主要应用于连接家庭或ISP内的小型企业客户群体。
4、按所处网络位置分类
按所处网络位置划分通常把路由器划分为“边界路由器”和“核心路由器”。
很明显"边界路由器"是处于网络边缘,用于不同网络路由器的连接;而"核心路由器"则处于网络的中间,通常用于连接不同网络,起到一个数据转发的桥梁作用。
由于各自所处的网络位置有所不同,其主要性能也就有相应的侧重,如中间节点路由器因为要面对各种各样的网络。
如何识别这些网络中的各节点呢?
靠的就是这些中间节点路由器的MAC地址记忆功能。
基于上述原因,选择中间节点路由器时就需要在MAC地址记忆功能更加注重,也就是要求选择缓存更大,MAC地址记忆能力较强的路由器。
但是边界路由器由于它可能要同时接受来自许多不同网络路由器发来的数据,所以这就要求这种边界路由器的背板带宽要足够宽,当然这也要与边界路由器所处的网络环境而定。
5、按性能分类
从性能上可分为“线速路由器”以及“非线速路由器”。
所谓"线速路由器"就是完全可以按传输介质带宽进行通畅传输,基本上没有间断和延时。
通常线速路由器是高端路由器,具有非常高的端口带宽和数据转发能力,能以媒体速率转发数据包;中低端路由器是非线速路由器。
但是一些新的宽带接入路由器也有线速转发能力。
三、路由器处理器
与计算机一样,路由器也包含了一个中央处理器,也就是所说的CPU。
不同系列和型号的路由器,其中的CPU也不尽相同。
Cisco路由器一般采用Motorola68030和Orion/R4600两种处理器。
无论在中低端路由器还是在高端路由器中,CPU都是路由器的心脏。
通常在中低端路由器当中,CPU负责交换路由信息、路由表查找以及转发数据包。
在路由器中,CPU的能力直接影响路由器的吞吐量(路由表查找时间)和路由计算能力(影响网络路由收敛时间)。
在高端路由器中,通常包转发和查表由ASIC芯片完成,CPU只实现路由协议、计算路由以及分发路由表。
由于技术的发展,路由器中许多工作都可以由硬件实现(专用芯片)。
CPU性能并不完全反映路由器性能。
路由器性能由路由器吞吐量、时延和路由计算能力等指标体现。
四、路由器内存
路由器中可能有多种内存,例如Flash(闪存)、DRAM(动态内存)等。
内存用作存储配置、路由器操作系统、路由协议软件等内容。
在中低端路由器中,路由表可能存储在内存中。
通常来说路由器内存越大越好(不考虑价格)。
但是与CPU能力类似,内存同样不直接反映路由器性能与能力。
因为高效的算法与优秀的软件可能大大节约内存。
路由器采用了以下几种不同类型的内存,每种内存以不同方式协助路由器工作。
*只读内存(ROM)
*闪存(FLASH)
*非易失性RAM(NVRAM)
*随机存取内存(RAM)
1、只读内存(ROM)
只读内存(ROM)在Cisco路由器中的功能与计算机中的ROM相似,主要用于系统初始化等功能。
ROM中主要包含:
(1)系统加电自检代码(POST),用于检测路由器中各硬件部分是否完好;
(2)系统引导区代码(BootStrap),用于启动路由器并载入IOS操作系统;
(3)备份的IOS操作系统,以便在原有IOS操作系统被删除或破坏时使用。
通常,这
个IOS比现运行IOS的版本低一些,但却足以使路由器启动和工作。
顾名思义,ROM是只读存储器,不能修改其中存放的代码。
如要进行升级,则要替换ROM芯片。
2、闪存(Flash)
闪存(Flash)是可读可写的存储器,在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。
Flash中存放着当前使用中的IOS。
事实上,如果Flash容量足够大,甚至可以存放多个操作系统,这在进行IOS升级时十分有用。
当不知道新版IOS是否稳定时,可在升级后仍保留旧版IOS,当出现问题时可迅速退回到旧版操作系统,从而避免长时间的网路故障。
3、非易失性RAM(NVRAM)
非易失性RAM(NonvolatileRAM)是可读可写的存储器,在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。
由于NVRAM仅用于保存启动配置文件(Startup-Config),故其容量较小,通常在路由器上只配置32KB~128KB大小的NVRAM。
同时,NVRAM的速度较快,成本也比较高。
4、随机存储器(RAM)
RAM也是可读可写的存储器,但它存储的内容在系统重启或关机后将被清除。
和计算机中的RAM一样,Cisco路由器中的RAM也是运行期间暂时存放操作系统和数据的存储器,让路由器能迅速访问这些信息。
RAM的存取速度优于前面所提到的3种内存的存取速度。
运行期间,RAM中包含路由表项目、ARP缓冲项目、日志项目和队列中排队等待发送的分组。
除此之外,还包括运行配置文件(Running-config)、正在执行的代码、IOS操作系统程序和一些临时数据信息。
路由器的类型不同,IOS代码的读取方式也不同。
如Cisco2500系列路由器只在需要时才从Flash中读入部分IOS;而Cisco4000系列路由器整个IOS必须先全部装入RAM才能运行。
因此,前者称为Flash运行设备(RunfromFlash),后者称为RAM运行设备(RunfromRAM)。
五、包转发率
包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。
单位一般位pps(包每秒),一般交换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不等。
包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包(Mpps),即交换机能同时转发的数据包的数量。
包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。
其实决定包转发率的一个重要指标就是交换机的背板带宽,背板带宽标志了交换机总的数据交换能力。
一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,也就是包转发率越高。
六、广域网接口
我们知道,路由器不仅能实现局域网之间连接,更重要的应用还是在于局域网与广域网、广域网与广域网之间的相互连接。
路由器与广域网连接的接口称之为广域网接口(WAN接口)。
路由器中常见的广域网接口有以下几种:
(1)RJ-45端口
(2)AUI端口
(3)高速同步串口
(4)异步串口
(5)ISDNBRI端口
1、RJ45端口
RJ-45端口是我们最常见的端口了,它是我们常见的双绞线以太网端口,因为在快速以太网中也主要采用双绞线作为传输介质,所以根据端口的通信速率不同RJ-45端口又可分为10Base-T网RJ-45端口和100Base-TX网RJ-45端口两类。
其中10Base-T网的RJ-45端口在路由器中通常是标识为“ETH”,而100Base-TX网的RJ-45端口则通常标识为“10/100bTX”,这主要是现在快速以太网路由器产品多数还是采用10/100Mbps带宽自适应的。
如图左图所示为10Base-T网RJ-45端口,而右图所示的为10/100Base-TX网RJ-45端口。
其实这两种RJ-45端口仅就端口本身而言是完全一样的,但端口中对应的网络电路结构是不同的,所以也不能随便接。
2、AUI端口
AUI端口是用来与粗同轴电缆连接的接口,它是一种"D"型15针接口,这在令牌环网或总线型网络中是一种比较常见的端口之一。
路由器可通过粗同轴电缆收发器实现与10Base-5网络的连接,但更多的是借助于外接的收发转发器(AUI-to-RJ-45),实现与10Base-T以太网络的连接。
当然也可借助于其他类型的收发转发器实现与细同轴电缆(10Base-2)或光缆(10Base-F)的连接。
这里所讲的路由器AUI接口主要是用粗同轴电缆作为传输介质的网络进行连接用的,AUI接口示意图如图所示。
3、高速同步串口
在路由器的广域网连接中,应用最多的端口还要算"高速同步串口"(SERIAL)了,这种端口主要是用于连接目前应用非常广泛的DDN、帧中继(FrameRelay)、X.25、PSTN(模拟电话线路)等网络连接模式。
在企业网之间有时也通过DDN或X.25等广域网连接技术进行专线连接。
这种同步端口一般要求速率非常高,因为一般来说通过这种端口所连接的网络的两端都要求实时同步。
如图所示为高速同步串口。
4、异步串口
异步串口(ASYNC)主要是应用于Modem或Modem池的连接,用于实现远程计算机通过公用电话网拨入网络。
这种异步端口相对于上面介绍的同步端口来说在速率上要求宽松许多,因为它并不要求网络的两端保持实时同步,只要求能连续即可。
所以我们在上网时所看到的并不一定就是网站上实时的内容,但这并不重要,因为毕竟这种延时是非常小的,重要的是在浏览网页时能够保持网页正常的下载。
如图所示为异步串口。
5、ISDNBRI端口
ISDNBRI端口用于ISDN线路通过路由器实现与Internet或其他远程网络的连接,用于目前的大多数双绞线铜线电话线。
ISDNBRI的三个通道总带宽为144kbps。
其中两个通道称为B(荷载Bearer)通道,速率为64kbps,用于承载声音、影像和数据通信。
第三个通道是D(数据)通道,是16kbps信号通道,用于告诉公用交换电话网如何处理每个B通道。
ISDN有两种速率连接端口,一种是ISDNBRI(基本速率接口),另一种是ISDNPRI(基群速率接口),基于T1(23B+D)或者E1(30B+D),总速率分别为1.544Mbps或2.048Mbps。
ISDNBRI端口是采用RJ-45标准,与ISDNNT1的连接使用RJ-45-to-RJ-45直通线。
如图所示为ISDNBRI端口。
七、局域网接口
局域网接口主要是用于路由器与局域网进行连接,因局域网类型也是多种多样的,所以这也就决定了路由器的局域网接口类型也可能是多样的。
不同的网络有不同的接口类型,常见的以太网接口主要有AUI、BNC和RJ-45接口,还有FDDI、ATM、光纤接口,这些网络都有相应的网络接口,下面是主要的几种局域网接口。
(1)RJ-45端口
(2)AUI端口
(3)SC端口
1、RJ45端口
RJ-45端口是我们最常见的端口了,它是我们常见的双绞线以太网端口,因为在快速以太网中也主要采用双绞线作为传输介质,所以根据端口的通信速率不同RJ-45端口又可分为10Base-T网RJ-45端口和100Base-TX网RJ-45端口两类。
其中10Base-T网的RJ-45端口在路由器中通常是标识为“ETH”,而100Base-TX网的RJ-45端口则通常标识为“10/100bTX”,这主要是现在快速以太网路由器产品多数还是采用10/100Mbps带宽自适应的。
如图左图所示为10Base-T网RJ-45端口,而右图所示的为10/100Base-TX网RJ-45端口。
其实这两种RJ-45端口仅就端口本身而言是完全一样的,但端口中对应的网络电路结构是不同的,所以也不能随便接。
2、AUI端口
AUI端口是用来与粗同轴电缆连接的接口,它是一种"D"型15针接口,这在令牌环网或总线型网络中是一种比较常见的端口之一。
路由器可通过粗同轴电缆收发器实现与10Base-5网络的连接,但更多的是借助于外接的收发转发器(AUI-to-RJ-45),实现与10Base-T以太网络的连接。
当然也可借助于其他类型的收发转发器实现与细同轴电缆(10Base-2)或光缆(10Base-F)的连接。
这里所讲的路由器AUI接口主要是用粗同轴电缆作为传输介质的网络进行连接用的,AUI接口示意图如图所示。
3、SC端口
SC端口也就是我们常说的光纤端口,它是用于与光纤的连接,一般来说这种光纤端口是不太可能直接用光纤连接至工作站,一般是通过光纤连接到快速以太网或千兆以太网等具
有光纤端口的交换机。
这种端口一般在高档路由器才具有,都以"100bFX"标注,如图所示。
八、用户可用插槽数
该指标是针对模块化路由器而言,指模块化路由器中除CPU板、时钟板等必要系统板及/或系统板专用槽位外用户可以使用的插槽数。
根据该指标以及用户板端口密度可以计算该路由器所支持的最大端口数。
通常来讲,模块化路由器都具有两个以上的扩展插槽,用来扩展局域网口、广域网口、ISDN口等。
如果小型办公室使用可以不考虑此项指标,但如果为了以后扩充方便或者是中等规模以上网络用户使用,就非常又必要考虑这个数值了。
九、路由协议
路由协议作为TCP/IP协议族中重要成员之一,其选路过程实现的好坏会影响整个Internet网络的效率。
按应用范围的不同,路由协议可分为两类:
在一个AS(AutonomousSystem,自治系统,指一个互连网络,就是把整个Internet划分为许多较小的网络单位,这些小的网络有权自主地决定在本系统中应采用何种路由选择协议)内的路由协议称为内部网关协议(interiorgatewayprotocol),AS之间的路由协议称为外部网关协议(exteriorgatewayprotocol)。
这里网关是路由器的旧称。
现在正在使用的内部网关路由协议有以下几种:
RIP-1,RIP-2,IGRP,EIGRP,IS-IS和OSPF。
其中前4种路由协议采用的是距离向量算法,IS-IS和OSPF采用的是链路状态算法。
对于小型网络,采用基于距离向量算法的路由协议易于配置和管理,且应用较为广泛,但在面对大型网络时,不但其固有的环路问题变得更难解决,所占用的带宽也迅速增长,以至于网络无法承受。
因此对于大型网络,采用链路状态算法的IS-IS和OSPF较为有效,并且得到了广泛的应用。
IS-IS与OSPF在质量和性能上的差别并不大,但OSPF更适用于IP,较IS-IS更具有活力。
IETF始终在致力于OSPF的改进工作,其修改节奏要比IS-IS快得多。
这使得OSPF正在成为应用广泛的一种路由协议。
现在,不论是传统的路由器设计,还是即将成为标准的MPLS(多协议标记交换),均将OSPF视为必不可少的路由协议。
外部网关协议最初采用的是EGP。
EGP是为一个简单的树形拓扑结构设计的,随着越来越多的用户和网络加入Internet,给EGP带来了很多的局限性。
为了摆脱EGP的局限性,IETF边界网关协议工作组制定了标准的边界网关协议--BGP。
(1)RIP协议
(2)OSPF协议
(3)BGP协议
(4)IGRP协议
(5)EIGRP协议
(6)ES-IS和IS-IS协议
1、RIP协议
RIP是路由信息协议(RoutingInformationProtocol)的缩写,采用距离向量算法,是当今应用最为广泛的内部网关协议。
在默认情况下,RIP使用一种非常简单的度量制度:
距离就是通往目的站点所需经过的链路数,取值为1~15,数值16表示无穷大。
RIP进程使用UDP的520端口来发送和接收RIP分组。
RIP分组每隔30s以广播的形式发送一次,为了防止出现“广播风暴”,其后续的的分组将做随机延时后发送。
在RIP中,如果一个路由在180s内未被刷,则相应的距离就被设定成无穷大,并从路由表中删除该表项。
RIP分组分为两种:
请求分组和相应分组。
RIP-1被提出较早,其中有许多缺陷。
为了改善RIP-1的不足,在RFC1388中提出了改进的RIP-2,并在RFC1723和RFC2453中进行了修订。
RIP-2定义了一套有效的改进方案,新的RIP-2支持子网路由选择,支持CIDR,支持组播,并提供了验证机制。
随着OSPF和IS-IS的出现,许多人认为RIP已经过时了。
但事实上RIP也有它自己的优点。
对于小型网络,RIP就所占带宽而言开销小,易于配置、管理和实现,并且RIP还在大量使用中。
但RIP也有明显的不足,即当有多个网络时会出现环路问题。
为了解决环路问题,IETF提出了分割范围方法,即路由器不可以通过它得知路由的接口去宣告路由。
分割范围解决了两个路由器之间的路由环路问题,但不能防止3个或多个路由器形成路由环路。
触发更新是解决环路问题的另一方法,它要求路由器在链路发生变化时立即传输它的路由表。
这加速了网络的聚合,但容易产生广播泛滥。
总之,环路问题的解决需要消耗一定的时间和带宽。
若采用RIP协议,其网络内部所经过的链路数不能超过15,这使得RIP协议不适于大型网络。
2、OSPF协议
为了解决RIP协议的缺陷,1988年RFC成立了OSPF工作组,开始着手于OSPF的研究与制定,并于1998年4月在RFC2328中OSPF协议第二版(OSPFv2)以标准形式出现。
OSPF全称为开放式最短路径优先协议(OpenShortest-PathFirst),OSPF中的O意味着OSPF标准是对公共开放的,而不是封闭的专有路由方案。
OSPF采用链路状态协议算法,每个路由器维护一个相同的链路状态数据库,保存整个AS的拓扑结构(AS不划分情况下)。
一旦每个路由器有了完整的链路状态数据库,该路由器就可以自己为根,构造最短路径树,然后再根据最短路径构造路由表。
对于大型的网络,为了进一步减少路由协议通信流量,利于管理和计算,OSPF将整个AS划分为若干个区域,区域内的路由器维护一个相同的链路状态数据库,保存该区域的拓扑结构。
OSPF路由器相互间交换信息,但交换的信息不是路由,而是链路状态。
OSPF定义了5种分组:
Hello分组用于建立和维护连接;数据库描述分组初始化路由器的网络拓扑
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